Le fournisseur de convertisseurs de fréquence rappelle qu'il existe des convertisseurs qui ne nécessitent pas d'unité de redressement : les convertisseurs AC-AC. Cependant, la grande majorité du marché est composée de convertisseurs AC-DC-AC, qui intègrent des unités de redressement. Cette situation résulte d'une certaine concurrence technologique et commerciale. Les convertisseurs AC-DC-AC sont moins chers à produire, plus fiables et plus éprouvés, ce qui explique leur popularité. Ce choix est d'ailleurs conforme à certains principes de la recherche scientifique.
Par exemple, nos voix doivent désormais être numérisées, converties en codes binaires (0-1), puis transmises à distance avant de devenir des sons. Comme les choses simples sont faciles à quantifier et à traiter, nous avons tendance à linéariser les courbes complexes, puis à utiliser des méthodes linéarisées pour approximer et simuler des processus complexes du monde réel.
Un convertisseur de fréquence AC-DC-AC convertit d'abord le courant alternatif en courant continu, puis le reconvertit en courant alternatif par découpage à l'aide d'IGBT. Le traitement du courant continu d'entrée lors du découpage est relativement simple car il est linéaire. D'un point de vue mathématique, il suffit de le diviser en de nombreux petits segments pour que l'effet cumulatif soit équivalent à celui d'une onde sinusoïdale. Les IGBT ne pouvant être activés que par intermittence, ils sont particulièrement adaptés au traitement de signaux par segments.
Il faut donc d'abord convertir le courant alternatif en courant continu. Cela peut paraître une étape supplémentaire, mais en réalité, « affûter un couteau ne vous empêche pas de couper du bois », c'est beaucoup plus simple. De plus, les modules redresseurs et les condensateurs sont des composants électroniques relativement classiques et éprouvés, relativement bon marché et à peine plus volumineux.
Les convertisseurs de fréquence AC-DC-AC sont très répandus et se composent d'un redresseur, d'un système de filtrage et d'un onduleur. Le redresseur est un redresseur commandé, constitué d'un pont triphasé à diodes, d'un redresseur non commandé ou d'un transistor de puissance. L'onduleur, quant à lui, est un circuit en pont triphasé composé de transistors de puissance. Son fonctionnement est inverse à celui du redresseur : il convertit un courant continu (DC) constant en un courant alternatif (AC) à tension et fréquence réglables.
L'étage de filtrage intermédiaire utilise des condensateurs ou des réactances pour filtrer la tension ou le courant redressé. Selon les différents étages de filtrage CC intermédiaires, les convertisseurs de fréquence AC-DC-AC se divisent en deux catégories : les convertisseurs de tension et les convertisseurs de courant. Du fait de divers facteurs tels que les méthodes de commande et la conception matérielle, les convertisseurs de tension sont largement utilisés. Ils sont employés dans les convertisseurs de fréquence pour l'automatisation industrielle (utilisant une commande VVVF, etc.) et dans les alimentations sans interruption (ASI, utilisant une commande CVCF) dans les secteurs de l'informatique et de l'énergie.
Bien entendu, cela ne signifie pas que le développement des convertisseurs de fréquence AC-AC est arrêté. Le convertisseur de fréquence matriciel est un nouveau type de convertisseur direct AC-DC-AC, composé de neuf matrices de commutation directement connectées entre l'entrée et la sortie triphasées. Ce convertisseur ne comporte pas de liaison DC intermédiaire et sa sortie présente trois niveaux avec un taux d'harmoniques relativement faible. Son circuit de puissance est simple et compact, et il peut fournir une tension de charge sinusoïdale dont la fréquence, l'amplitude et la phase sont contrôlables. Le facteur de puissance d'entrée d'un convertisseur matriciel est également contrôlable et il peut fonctionner dans les quatre quadrants. Les convertisseurs matriciels présentent de nombreux avantages.
Cependant, lors de sa commutation, il est impossible que deux interrupteurs soient conducteurs ou bloqués simultanément, ce qui rend sa mise en œuvre complexe. En d'autres termes, l'algorithme n'est pas encore abouti. Un inconvénient majeur des convertisseurs matriciels réside dans leur faible tension de sortie maximale et leur tolérance élevée aux tensions des composants. De plus, bien qu'ils ne nécessitent pas d'unités de redressement, ils comportent six dispositifs de commutation supplémentaires par rapport aux convertisseurs de fréquence AC-DC-AC.